JP7187697B2 - Catalytic device for lead-acid battery and lead-acid battery - Google Patents

Catalytic device for lead-acid battery and lead-acid battery Download PDF

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Description

本発明は、鉛蓄電池用の触媒デバイス、より好ましくは、電解質溶液の減少を防ぎ、長寿命を可能にし、また、ガスの過剰な流れにおいても安全性を確保することができる、鉛蓄電池用の触媒デバイス、及び、該触媒デバイスを含む鉛蓄電池に関する。 The present invention provides a catalytic device for lead-acid batteries, more preferably for lead-acid batteries, which can prevent electrolyte solution depletion, enable long life, and ensure safety even in the event of excessive gas flow. It relates to a catalytic device and a lead-acid battery including the catalytic device.

鉛蓄電池、特に自動車用鉛蓄電池は、一般に、希硫酸などの電解質溶液が自由に流れることができる開構造を採用する。このような構造の鉛蓄電池は、充電すると酸素及び水素ガスを発生するため、これらのガスを排出するためのベント(ベントポート)を含む。そうしないと、電池内部のガス圧は上昇し、電池の変形及び破損につながる可能性がある。
ベントからのこのようなガスの漏れは、電解質溶液の減少につながる。電解質溶液が減少すると、電池の化学反応が不十分になり、充電容量及び放電容量の低下をもたらす。
これらの問題に対応するため、これまで様々な努力がなされてきた。
Lead-acid batteries, particularly automotive lead-acid batteries, generally employ an open structure that allows an electrolyte solution such as dilute sulfuric acid to flow freely. A lead-acid battery with such a structure generates oxygen and hydrogen gases when charged, and therefore includes vents (vent ports) for exhausting these gases. Otherwise, the gas pressure inside the battery will increase, which may lead to deformation and breakage of the battery.
Such gas leakage from the vent leads to depletion of the electrolyte solution. When the electrolyte solution is reduced, the chemical reaction of the battery becomes insufficient, resulting in a decrease in charge capacity and discharge capacity.
Various efforts have been made in the past to address these problems.

特許文献1は鉛蓄電池用の触媒部分であって、酸素及び水素から水又は水蒸気を生成するための反応を加速するための触媒を含む触媒層を含む触媒部分、及び、水又は水蒸気の少なくとも一部が凝縮され、及び/又は、電池の内部に逆流する構成を開示している。触媒部分は、電解質溶液からのガス放出及び漏れによる電解質溶液の減少を抑え、これにより、長寿命の鉛蓄電池を提供する。 Patent Document 1 discloses a catalyst part for a lead-acid battery, comprising a catalyst layer containing a catalyst for accelerating a reaction to produce water or steam from oxygen and hydrogen, and at least one of water and steam. A configuration is disclosed in which parts condense and/or flow back into the interior of the battery. The catalytic portion reduces electrolyte solution depletion due to outgassing and leakage from the electrolyte solution, thereby providing a long life lead-acid battery.

特許文献2は、電解質溶液からの分解されたガスを再結合させるための触媒デバイスを開示している。この触媒デバイスは、触媒毒(酸性電解質溶液)をろ過し、そして再結合温度を制御する能力を有する。より具体的には、触媒デバイスは、液体ではなく、ガスを通過させることができ、触媒毒(例えば、酸性電解質溶液)が触媒に到達するのを防止する多孔質セクションを含む。多孔質セクションを通過したガスは、触媒部位に到達してそこで再結合し、多孔質セクションを通って逆流することができると記載されている。
特許文献2はまた、触媒の反応熱によって容器が溶融して、触媒作用の停止のために触媒を物理的に覆うことができる触媒デバイスを開示している。
US Pat. No. 5,300,009 discloses a catalytic device for recombination of decomposed gases from an electrolyte solution. This catalytic device has the ability to filter catalytic poisons (acidic electrolyte solutions) and control recombination temperature. More specifically, the catalytic device includes porous sections that allow gases, but not liquids, to pass through and prevent catalyst poisons (eg, acidic electrolyte solutions) from reaching the catalyst. Gases that have passed through the porous section are said to be able to reach the catalytic sites where they recombine and flow back through the porous section.
US Pat. No. 5,200,000 also discloses a catalyst device in which the heat of reaction of the catalyst causes the container to melt and physically cover the catalyst for cessation of catalytic action.

特開2017-201594号公報JP 2017-201594 A 米国特許第7326489号明細書U.S. Pat. No. 7,326,489

上記のように、一般的な鉛蓄電池は、充電されると、ベントから酸素及び水素ガスを外向きに放出し、鉛蓄電池の電解質溶液を減少させる。電解質溶液が減少すると、電池の化学反応が不十分になり、充電容量及び放電容量を減少させる。特定の理論に拘束されることを望まないが、電解質溶液中の希硫酸の濃度の増加は、正極板を腐食させて容量を減少させる可能性があり、電解質溶液レベルの低下は、電極を露出させて放電容量を急速に低下させ、負極板とストラップとの間の接合部をさらに腐食させる可能性がある。 As noted above, when a typical lead-acid battery is charged, it releases oxygen and hydrogen gas outwardly from the vents, depleting the electrolyte solution of the lead-acid battery. When the electrolyte solution is depleted, the chemical reaction of the battery becomes insufficient and the charge and discharge capacities are reduced. While not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that increasing the concentration of dilute sulfuric acid in the electrolyte solution can corrode the positive plate and reduce capacity, and that decreasing the electrolyte solution level exposes the electrodes. This can cause the discharge capacity to drop rapidly, further corroding the joint between the negative plate and the strap.

さらに、電解質溶液の減少は、硫酸化及び貫通短絡につながる可能性もある。硫酸化は、放電によって生成された硫酸鉛が電荷によって二酸化鉛及び鉛に十分に分解されずに、硫酸鉛のバルク結晶を形成する現象である。金属鉛に還元するのが難しいこのようなバルク結晶は、電池の性能を低下させ、電池の寿命を短くする。さらに、このようなバルク結晶は貫通短絡にも関与する。バルク結晶は電極上で成長し、「デンドライト」と呼ばれる針状結晶になる。デンドライトが成長し続けると、もう一方の電極に到達して短絡を引き起こす可能性がある。これは貫通短絡であり、電池の充電及び放電がもはやできなくなる。 In addition, depletion of electrolyte solution can also lead to sulfation and feedthrough shorts. Sulfation is a phenomenon in which the lead sulfate produced by the discharge is not sufficiently decomposed by the electrical charge into lead dioxide and lead to form bulk crystals of lead sulfate. Such bulk crystals, which are difficult to reduce to metallic lead, degrade battery performance and shorten battery life. Moreover, such bulk crystals also participate in feedthrough shorts. Bulk crystals grow on the electrodes into needle-like crystals called "dendrites". As dendrites continue to grow, they can reach the other electrode and cause a short circuit. This is a through short and the battery can no longer be charged and discharged.

特に近年、燃費向上のためのアイドリングストップ方式の自動車が益々使用されている。アイドリングストップ車に使用されている鉛蓄電池は、アイドリングストップの間にエアコン及びファンなどすべての機器に電力を供給する。したがって、鉛蓄電池は、従来の始動鉛蓄電池と比較して、過小充電され、低い充電状態で使用される傾向があり、硫酸化及び貫通短絡を引き起こす。電解質溶液の減少を防ぐことで、硫酸化及び貫通短絡を防ぐことができる。 In particular, in recent years, the use of idling-stop type automobiles has been increasing to improve fuel efficiency. Lead-acid batteries used in idling stop vehicles supply power to all devices such as air conditioners and fans during idling stop. Therefore, lead-acid batteries tend to be undercharged and used at a lower state of charge than conventional start-up lead-acid batteries, causing sulfation and feedthrough shorts. By preventing the electrolyte solution from depleting, sulfation and feedthrough short circuits can be prevented.

特許文献1は、電解質溶液からのガス放出及び漏れによる電解質溶液の減少を低減するための触媒部分を開示している。言い換えれば、鉛蓄電池の内部から生成された酸素及び水素ガスは、触媒によって再結合して水又は水蒸気を形成し、電池の内部に逆流することができる。このような再結合によって形成される水又は水蒸気は、触媒又はその近傍に存在し、安全性に関する問題(例えば、過度のガス流が過度の温度上昇を引き起こす)が引き起こされる可能性は非常に低い。しかしながら、予期せぬ事態に備えて、さらなる安全対策を講じることは有用である。 US Pat. No. 6,300,001 discloses a catalyst portion for reducing electrolyte solution depletion due to outgassing and leakage from the electrolyte solution. In other words, the oxygen and hydrogen gases generated from inside the lead-acid battery can be recombined by the catalyst to form water or water vapor and flow back into the battery. Water or water vapor formed by such recombination is present at or near the catalyst and is very unlikely to pose a safety concern (e.g. excessive gas flow causes excessive temperature rise). . However, it is useful to have additional safety measures in case of unforeseen circumstances.

特許文献2は、停止機能を有する触媒デバイスを開示している。具体的には、触媒デバイスの容器は、触媒作用の熱によって溶融され、触媒作用の停止のために触媒を物理的に覆う。したがって、停止機能を一度操作すると、触媒は物理的に覆われ、触媒作用がそれ以上実行できなくなる。さらに、容器が溶融された後に、容器内の触媒は電解質溶液に流出し、短絡する可能性がある。特許文献2において、停止機能は触媒デバイスの容器に提供され、さらに、容器は触媒に隣接していない。したがって、触媒熱を容器に伝達するのに有意な時間がかかると予想される。
さらに、特許文献2の触媒デバイスが実際に動作するときに、特許文献2の触媒デバイスの温度を比較的高く(約70~90℃)制御する必要があり、触媒デバイスは、充電がバックアップのためなどで連続的に行われる環境で使用できるが、充電が不連続に行われ、温度が制御できない環境では使用できない。例えば、特許文献2のデバイスは、連続充電中に必ずしも使用されるとは限らず、寒冷地で使用される可能性のある自動車用鉛蓄電池には適していない。
特許文献2の触媒デバイスは、ガス流を制御するか又は少量のガスしか通過させることができない微細孔膜を採用して、触媒の温度の上昇を抑制する。したがって、触媒デバイスで発生した水蒸気は効率的に流出できず、触媒デバイス内に容易に保持される可能性がある。上記の温度制御を行わないと、デバイス内に保持された水が摂氏0度以下などの低温雰囲気下で固化し、触媒デバイスのケーシングの変形又は破壊などを引き起こす可能性がある。
US Pat. No. 6,300,000 discloses a catalytic device with a shutdown function. Specifically, the catalytic device container is melted by the heat of catalysis and physically covers the catalyst for catalysis termination. Therefore, once the stop function is activated, the catalyst is physically covered and no further catalysis can take place. Furthermore, after the container is melted, the catalyst in the container can leak into the electrolyte solution and short circuit. In WO 2005/010001 the shutdown function is provided in the container of the catalyst device, and furthermore the container is not adjacent to the catalyst. Therefore, it is expected that it will take a significant amount of time to transfer the heat of the catalyst to the vessel.
Furthermore, when the catalyst device of Patent Document 2 actually operates, it is necessary to control the temperature of the catalyst device of Patent Document 2 relatively high (about 70 to 90 ° C.), and the catalyst device is charged as a backup. However, it cannot be used in an environment where charging is performed discontinuously and the temperature cannot be controlled. For example, the device of Patent Document 2 is not necessarily used during continuous charging and is not suitable for automotive lead-acid batteries that may be used in cold climates.
The catalytic device of US Pat. No. 6,200,004 employs a microporous membrane that controls gas flow or allows only a small amount of gas to pass through to suppress the temperature rise of the catalyst. Therefore, water vapor generated in the catalytic device cannot escape efficiently and can easily be retained within the catalytic device. If the above temperature control is not performed, the water held in the device may solidify under a low temperature atmosphere such as 0 degrees Celsius or less, causing deformation or destruction of the casing of the catalyst device.

上記の状況を考慮して、本発明の目的は、鉛蓄電池用の触媒デバイスであって、その触媒デバイスは、電解質溶液からのガス放出及び漏れによる電解質溶液の減少を低減することができ、このため、長寿命でありそしてガスの過剰な流れでも安全性を確保できる鉛蓄電池を提供する触媒デバイス、及び、該触媒デバイスを含む鉛蓄電池を提供することである。 In view of the above situation, the object of the present invention is a catalytic device for lead-acid batteries, which can reduce electrolyte solution loss due to gas release and leakage from the electrolyte solution, Therefore, it is an object of the present invention to provide a catalytic device that provides a lead-acid battery that has a long life and can ensure safety even with an excessive flow of gas, and a lead-acid battery that includes the catalytic device.

本発明は、以下の態様を提供する。 The present invention provides the following aspects.

[1]酸素及び水素から水又は水蒸気を生成するための反応を促進するための触媒を含む触媒層、及び、融点又はガラス転移温度が160℃以下である熱可塑性樹脂を含む多孔質膜、を含んでなる鉛蓄電池用の触媒デバイスであって、該触媒層の少なくとも1つの表面が該多孔質膜と接触しており、かつ、該多孔質膜は、該触媒層の平面サイズと同等以上の平面サイズを有することを特徴とする、触媒デバイス。
[2]前記多孔質膜はポリエチレンを含む、項目1記載の触媒デバイス。
[3]少なくとも2つの前記多孔質膜を含み、前記多孔質膜は前記触媒層の両方の平面と接触してラミネート化され、場合により、前記多孔質膜の周辺部分は互いにラミネート化されている、項目1又は2記載の触媒デバイス。
[4]ガーレー数が100秒以上であり、かつ、前記触媒層の反対側で前記多孔質膜と接触している延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜をさらに含む、項目1~3のいずれか1項記載の触媒デバイス。
[5]触媒毒を吸収又は分解することができる少なくとも1つの多孔質膜をさらに含む、項目1~4のいずれか1項記載の触媒デバイス。
[6]前記触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜は、触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜の内部で触媒毒を吸収又は分解することができる物質を含む、項目5記載の触媒デバイス。
[7]前記触媒毒を吸収又は分解することができる前記多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む、項目5又は6記載の触媒デバイス。
[8]前記触媒層よりも鉛蓄電池の内部に近い位置にある疎水性多孔質膜をさらに含み、前記疎水性多孔質膜はガーレー数が20秒以下である、項目1~7のいずれか1項記載の触媒デバイス。
[9]前記疎水性多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む、項目8記載の触媒デバイス。
[10]項目1~9のいずれか1項記載の触媒デバイスを含む、鉛蓄電池。
[1] A catalyst layer containing a catalyst for promoting a reaction for producing water or steam from oxygen and hydrogen, and a porous membrane containing a thermoplastic resin having a melting point or glass transition temperature of 160° C. or less. wherein at least one surface of the catalyst layer is in contact with the porous membrane, and the porous membrane has a planar size equal to or greater than the planar size of the catalyst layer A catalytic device characterized by having a planar size.
[2] The catalytic device according to item 1, wherein the porous membrane contains polyethylene.
[3] comprising at least two of said porous membranes, said porous membranes being laminated in contact with both planar surfaces of said catalyst layer, and optionally peripheral portions of said porous membranes being laminated to each other; 3. A catalytic device according to item 1 or 2.
[4] Any one of items 1 to 3, further comprising an expanded porous polytetrafluoroethylene membrane having a Gurley number of 100 seconds or more and being in contact with the porous membrane on the opposite side of the catalyst layer. A catalytic device according to any one of claims 1 to 3.
[5] The catalytic device according to any one of items 1 to 4, further comprising at least one porous membrane capable of absorbing or decomposing catalyst poisons.
[6] The porous membrane capable of absorbing or decomposing the catalyst poison contains a substance capable of absorbing or decomposing the catalyst poison inside the porous membrane capable of absorbing or decomposing the catalyst poison. 6. The catalytic device according to 5.
[7] The catalytic device according to item 5 or 6, wherein the porous membrane capable of absorbing or decomposing the catalyst poison comprises expanded polytetrafluoroethylene.
[8] Any one of items 1 to 7, further comprising a hydrophobic porous membrane located closer to the inside of the lead-acid battery than the catalyst layer, wherein the hydrophobic porous membrane has a Gurley number of 20 seconds or less. A catalytic device according to any one of claims 1 to 3.
[9] The catalytic device according to item 8, wherein the hydrophobic porous membrane comprises expanded polytetrafluoroethylene.
[10] A lead-acid battery comprising the catalyst device according to any one of items 1-9.

本発明は、鉛蓄電池用の触媒デバイスであって、その触媒デバイスは、電解質溶液からのガス放出及び漏れによる電解質溶液の減少を低減することができ、したがって、長寿命を有しそしてガスの過剰な流れの中でも安全を確保することができる鉛蓄電池を提供する触媒デバイス、及び、前記触媒デバイスを含む鉛蓄電池を提供する。 The present invention is a catalytic device for lead-acid batteries, which can reduce electrolyte solution depletion due to gas release and leakage from the electrolyte solution, thus having a long life and eliminating excess gas. Provided are a catalyst device that provides a lead-acid battery that can ensure safety even in a rough flow, and a lead-acid battery that includes the catalyst device.

図1は、本発明の1つの態様による概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram according to one aspect of the present invention. 図2は、疎水性多孔質部材のキャビティ内又は細孔の表面上に配置された触媒担体を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a catalyst carrier disposed within the cavity of the hydrophobic porous member or on the surface of the pores.

本発明により提供される鉛蓄電池用の触媒デバイスは、酸素及び水素から水又は水蒸気を生成するための反応を促進する触媒を含む触媒層と、融点又はガラス転移温度が160℃以下である熱可塑性樹脂を含む多孔質膜とを含み、前記触媒層の少なくとも1つの表面は前記多孔質膜と接触しており、前記多孔質膜は、前記触媒層の平面サイズと同等以上の平面サイズを有する。 A catalyst device for a lead-acid battery provided by the present invention comprises a catalyst layer containing a catalyst that promotes a reaction for producing water or steam from oxygen and hydrogen, and a thermoplastic catalyst having a melting point or glass transition temperature of 160° C. or less. At least one surface of the catalyst layer is in contact with the porous membrane, and the porous membrane has a planar size equal to or greater than the planar size of the catalyst layer.

図1は、本発明の1つの態様による触媒デバイスを概略的に示す図である。本発明の1つの態様を、図1を参照して説明する。図1は、鉛蓄電池用の触媒デバイスの概略断面図を示している。図の下側は電池の内側で、図の上側は電池の外側である。触媒デバイスの下側(電池の内側)に電解質溶液(図示せず)がある。鉛蓄電池の電解質溶液は希硫酸水溶液であるため、電解質溶液(希硫酸水溶液)、硫酸ミスト、水分、及び、電池反応により発生する水素ガス及び酸素ガスが電池の内部空間に存在する。 FIG. 1 schematically illustrates a catalytic device according to one aspect of the invention. One aspect of the invention is described with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a catalytic device for a lead-acid battery. The bottom side of the figure is the inside of the battery and the top side of the figure is the outside of the battery. Underneath the catalytic device (inside the cell) is an electrolyte solution (not shown). Since the electrolytic solution of a lead-acid battery is a diluted sulfuric acid aqueous solution, the electrolytic solution (diluted sulfuric acid aqueous solution), sulfuric acid mist, moisture, and hydrogen gas and oxygen gas generated by battery reactions exist in the internal space of the battery.

酸素及び水素から水又は水蒸気を生成するための反応を促進する触媒を含む触媒層(1)に水素ガス及び酸素ガスが流れると、水又は水蒸気を生成する反応は触媒層(1)で進行する。電池反応により発生した水素ガス及び酸素ガスは、触媒層(1)で再結合して水又は水蒸気を生成し、幾つかの例において、水又は水蒸気は凝縮し、及び/又は、電池内部に逆流する。その結果、バッテリー内の電解質溶液の減少が低減する。
触媒層(1)で生成された水は、液体の形及び水蒸気の形で放出することができる。これは、自動車用電池の場合のように、電池が繰り返し動作及び停止になるときに特に有利である。その理由は、稼働中の電池を停止すると電池の温度が下がり、それまでに発生した水又は水蒸気が凝縮して液体になりやすいためである。水の蒸気だけでなく液体も触媒層(1)から放出されうるので、水は触媒層(1)に残っていない可能性がある。したがって、大気温度が摂氏0度未満と低くても、触媒層(1)のケーシングの破壊等を引き起こす可能性がある触媒層(1)内での水の固化が防がれる。換言すれば、本発明の触媒デバイスの使用は、特許文献2のように水蒸気を生成するための温度制御の必要性を排除する。
When hydrogen gas and oxygen gas flow through a catalyst layer (1) containing a catalyst that promotes the reaction for producing water or steam from oxygen and hydrogen, the reaction to produce water or steam proceeds in the catalyst layer (1). . Hydrogen gas and oxygen gas generated by cell reactions recombine in the catalyst layer (1) to produce water or water vapor, which in some instances condenses and/or flows back into the cell interior. do. As a result, depletion of electrolyte solution in the battery is reduced.
The water produced in the catalyst layer (1) can be released in liquid form and in the form of water vapor. This is particularly advantageous when the battery is cycled on and off, as is the case with automotive batteries. The reason for this is that when a battery in operation is stopped, the temperature of the battery drops, and the water or steam generated up to that point tends to condense and become liquid. Water may not remain in the catalyst layer (1) since not only water vapor but also liquid can be released from the catalyst layer (1). Therefore, even if the atmospheric temperature is as low as less than 0 degrees Celsius, solidification of water in the catalyst layer (1), which may cause damage to the casing of the catalyst layer (1), etc., is prevented. In other words, use of the catalytic device of the present invention eliminates the need for temperature control to generate steam as in US Pat.

本発明の触媒デバイスは、触媒層(1)に加えて、融点又はガラス転移温度が160℃以下である熱可塑性樹脂を含む多孔質膜を含む。さらに、触媒層の少なくとも1つの表面は多孔質膜と接触している。さらに、多孔質膜は、触媒層の平面サイズと同等以上の平面サイズを有する。
多孔質膜は、図1に多孔質膜(2)として示されている。電池反応で発生する水素ガス及び酸素ガスは、触媒層(1)において互いに反応する。この反応は発熱反応である。予期せぬ事態により、触媒層(1)に過剰な量の水素ガス及び酸素ガスが流れると、触媒層(1)における反応が過度に進行し、触媒層(1)及びその周辺の温度が過度に上昇する可能性がある。一般に、温度の上昇は、触媒活性の増強をもたらし、したがって、反応速度のさらなる増加を引き起こし、熱暴走及び発火につながる可能性がある。本発明において、触媒層(1)の少なくとも1つの表面は多孔質膜(2)と接触しており、多孔質膜(2)は、融点又はガラス転移温度が160℃以下である熱可塑性樹脂を含む。触媒層(1)は多孔質膜(2)と接触しており、それにより触媒作用の熱を多孔質膜(2)に容易に伝達することが可能になる。このため、多孔質膜(2)は、160℃以下の温度での溶融又はガラス転移によって体積が変化する。したがって、多孔質膜(2)の細孔のサイズはさらに小さくなり又はそのような細孔は閉じ、それにより、ガスは急速に多孔質膜(2)をほとんど通過できなくなり、それに接触するガスが触媒層(1)にほとんど流れず、触媒作用を抑制する。これにより、触媒作用の熱は急激に低下し、触媒層(1)及びその周辺の温度上昇が抑制される。
熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度は、発生するガスの量、触媒性能などに応じて適切に選択されうる。融点は100℃~180℃であることができ、ガラス転移温度は60℃~160℃であることができる。
熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン又はポリフッ化ビニリデンであることができる。表1は、このような熱可塑性樹脂のそれぞれの融点及びガラス転移温度を表す。
The catalyst device of the present invention includes a catalyst layer (1) and a porous membrane containing a thermoplastic resin having a melting point or glass transition temperature of 160° C. or less. Additionally, at least one surface of the catalyst layer is in contact with the porous membrane. Furthermore, the porous membrane has a planar size equal to or larger than the planar size of the catalyst layer.
The porous membrane is shown as porous membrane (2) in FIG. Hydrogen gas and oxygen gas generated in the cell reaction react with each other in the catalyst layer (1). This reaction is exothermic. When excessive amounts of hydrogen gas and oxygen gas flow into the catalyst layer (1) due to unexpected circumstances, the reaction in the catalyst layer (1) proceeds excessively, and the temperature of the catalyst layer (1) and its surroundings becomes excessive. may rise to In general, an increase in temperature results in enhanced catalyst activity, thus causing a further increase in reaction rate, which can lead to thermal runaway and ignition. In the present invention, at least one surface of the catalyst layer (1) is in contact with the porous membrane (2), and the porous membrane (2) is made of a thermoplastic resin having a melting point or glass transition temperature of 160° C. or lower. include. The catalyst layer (1) is in contact with the porous membrane (2), thereby allowing the heat of catalysis to readily transfer to the porous membrane (2). Therefore, the volume of the porous membrane (2) changes due to melting or glass transition at a temperature of 160° C. or less. Accordingly, the pores of the porous membrane (2) are further reduced in size or such pores are closed so that very little gas can rapidly pass through the porous membrane (2) and gas contacting it is It hardly flows into the catalyst layer (1) and suppresses the catalytic action. As a result, the heat of the catalytic action is rapidly lowered, and the temperature rise of the catalyst layer (1) and its surroundings is suppressed.
The melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin can be appropriately selected according to the amount of generated gas, catalytic performance, and the like. The melting point can be between 100°C and 180°C, and the glass transition temperature can be between 60°C and 160°C.
The thermoplastic resin can be polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polymethylmethacrylate, polystyrene or polyvinylidene fluoride. Table 1 presents the respective melting points and glass transition temperatures of such thermoplastics.

Figure 0007187697000001
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特許文献2は停止機能を開示しているが、該機能は触媒デバイスの容器上で提供され、さらに容器は触媒に隣接していない。したがって、触媒作用の熱を容器に伝達するのに有意な時間がかかると予想される。言い換えれば、触媒作用を迅速に抑制することはできない。特許文献2において、触媒デバイスの容器は、触媒作用の熱によって溶融され、触媒作用の停止のために触媒を物理的に覆う。したがって、停止機能が一度作動されると、触媒は物理的に覆われ、触媒反応をもはや実行することができなくなる。さらに、容器が溶融した後に、容器内の触媒は電解質に流出することがあり、短絡する可能性がある。本発明において、まず、多孔質膜(2)の細孔の大きさはさらに低減され、又は、細孔は閉じて、ガスの流速を低下させる。言い換えれば、本発明は、触媒をそれ自体で覆うことを目的としていない。したがって、続いて、触媒作用を継続することができ、長寿命の電池を提供することができる。 Although US Pat. No. 5,200,009 discloses a shutdown function, the function is provided on the container of the catalytic device, and the container is not adjacent to the catalyst. Therefore, it would take a significant amount of time to transfer the heat of catalysis to the vessel. In other words, catalysis cannot be suppressed quickly. In US Pat. No. 5,300,000, the catalytic device container is melted by the heat of catalysis and physically covers the catalyst for catalysis termination. Therefore, once the shutdown function is activated, the catalyst is physically covered and can no longer carry out the catalytic reaction. Furthermore, after the container melts, the catalyst in the container may leak into the electrolyte, potentially causing a short circuit. In the present invention, firstly, the pore size of the porous membrane (2) is further reduced, or the pores are closed to reduce the gas flow rate. In other words, the present invention does not aim to coat the catalyst itself. Accordingly, catalysis can subsequently continue, providing a battery with long life.

本発明における多孔質膜(2)は、触媒層(1)と同等以上の平面サイズを有する。機能効果について記載する。
多孔質膜(2)は、溶融又はガラス転移による多孔質膜(2)の体積の変化により収縮することができる。多孔質膜(2)が収縮し、したがって触媒層(1)との接触が少なくなると、多孔質膜(2)で覆われていない触媒層(1)の部分、及び、触媒層(1)への残存流路を形成する。この例において、触媒層(1)におけるすべての反応が抑制されるわけではなく、それにより、触媒層(1)及びその周辺の温度が上昇する。しかしながら、本発明における多孔質膜(2)は、触媒層(1)と同等以上の平面サイズを有し、したがって、触媒層(1)を覆い、熱収縮後にも触媒層(1)にガスを容易に流させないことができる。したがって、このような触媒層(1)及びその周辺の温度上昇をより高い速度で抑制することができる。
The porous membrane (2) in the present invention has a planar size equal to or greater than that of the catalyst layer (1). Describe functional effects.
The porous membrane (2) can shrink due to the change in volume of the porous membrane (2) due to melting or glass transition. When the porous membrane (2) shrinks and thus has less contact with the catalyst layer (1), the parts of the catalyst layer (1) not covered by the porous membrane (2) and the catalyst layer (1) form a remaining flow path. In this example, not all reactions in the catalyst layer (1) are suppressed, thereby increasing the temperature of the catalyst layer (1) and its surroundings. However, the porous membrane (2) in the present invention has a planar size equal to or greater than that of the catalyst layer (1), and therefore covers the catalyst layer (1) and allows gas to enter the catalyst layer (1) even after heat shrinkage. It can not be easily washed away. Therefore, the temperature rise of the catalyst layer (1) and its surroundings can be suppressed at a higher rate.

さらに、本発明において、触媒層(1)の表面は多孔質膜(2)と接触している。そのため、多孔質膜(2)の熱収縮を試みるときに、触媒層(1)の接触面に摩擦抵抗が生じ、多孔質膜(2)の熱収縮を抑制する。さらに、多孔質膜(2)は、触媒層(1)と同等以上の平面サイズを有する。したがって、ガスは多孔質膜(2)を通過せずに触媒層(1)に到達することはできない。摩擦抵抗を高めるために、触媒層(1)及び多孔質膜(2)のラミネート化厚さ方向に荷重を加えるか、又は、触媒層(1)及び多孔質膜(2)をラミネート化厚さ方向で圧着することができる。 Furthermore, in the present invention, the surface of the catalyst layer (1) is in contact with the porous membrane (2). Therefore, when trying to thermally shrink the porous membrane (2), frictional resistance is generated on the contact surface of the catalyst layer (1), suppressing the thermal shrinkage of the porous membrane (2). Furthermore, the porous membrane (2) has a planar size equal to or greater than that of the catalyst layer (1). Therefore, the gas cannot reach the catalyst layer (1) without passing through the porous membrane (2). In order to increase the frictional resistance, a load is applied in the direction of the laminated thickness of the catalyst layer (1) and the porous membrane (2), or the catalyst layer (1) and the porous membrane (2) are laminated together. Can be crimped in any direction.

本発明の1つの態様において、多孔質膜(2)は、触媒層(1)の両方の平面と接触してラミネート化されうるか、又は、多孔質膜(2)の周囲部分は、場合により、互いにラミネート化されうる。
図1に示されるように、2つの多孔質膜(2)は、触媒層(1)の両方の平面、すなわち、上面及び下面と接触して積層されうる。あるいは、多孔質膜の1つを触媒層(1)の周りに巻き付けて、触媒層(1)の両側を覆うエンベロープを形成することができる。多孔質膜(2)は、触媒層の上面及び下面にラミネート化されており、それにより、ガス流に対する抵抗力が増している。したがって、ガスは触媒層(1)に流れにくくなり、触媒作用は抑制され、それにより、触媒層(1)及びその周辺の温度上昇をより高い速度で低減することができる。
In one aspect of the invention, the porous membrane (2) can be laminated in contact with both planar surfaces of the catalyst layer (1), or the peripheral portion of the porous membrane (2) is optionally They can be laminated together.
As shown in FIG. 1, two porous membranes (2) can be laminated in contact with both planar surfaces of the catalyst layer (1), namely the top and bottom surfaces. Alternatively, one of the porous membranes can be wrapped around the catalyst layer (1) to form an envelope covering both sides of the catalyst layer (1). A porous membrane (2) is laminated to the top and bottom surfaces of the catalyst layer to increase its resistance to gas flow. Therefore, the gas becomes less likely to flow into the catalyst layer (1), the catalytic action is suppressed, and the temperature rise of the catalyst layer (1) and its surroundings can be reduced at a higher rate.

また、多孔質膜(2)は、触媒層(1)と同等以上の平面サイズを有しており、それゆえ、多孔質膜(2)の上下周辺部は互いにラミネート化されうる。触媒層(1)の上面及び下面だけでなく、その側面も多孔質膜(2)で取り囲むことができる。多孔質膜(2)を通過せずに、触媒層(1)の側面にガスが直接流れるのを防ぐことができる。好ましくは、触媒層(1)の側面は多孔質膜(2)と接触していることができる。触媒層(1)が多孔質膜(2)と接触しているときに、触媒作用の熱は多孔質膜(2)に容易に伝達されることができ、それにより、多孔質膜(2)の細孔はさらに急速にサイズが減少され又は閉止される。 In addition, the porous membrane (2) has a planar size equal to or greater than that of the catalyst layer (1), so that the upper and lower peripheral portions of the porous membrane (2) can be laminated together. Not only the top and bottom surfaces of the catalyst layer (1), but also its sides can be surrounded by the porous membrane (2). Gas can be prevented from flowing directly to the side of the catalyst layer (1) without passing through the porous membrane (2). Preferably, the sides of the catalyst layer (1) can be in contact with the porous membrane (2). When the catalyst layer (1) is in contact with the porous membrane (2), the heat of catalysis can be easily transferred to the porous membrane (2), thereby pores are more rapidly reduced in size or closed.

本発明の1つの態様において、触媒デバイスは、ガーレー数が100秒以上であり、触媒層の反対側で多孔質膜と接触される延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜(多孔質ePTFE膜)(3)をさらに含むことができる。
ガーレー値は、JIS P 8117:1998に基づいて評価されている。ガーレー値は、100cm3の空気が1.29kPaの圧力で6.45cm2の面積のサンプルを垂直に通過する時間(秒)を指す。ガーレー値は通気性の指標である。多孔質膜(2)が熱収縮等により破壊された場合でも、多孔質ePTFE膜(3)は、触媒層(1)にガスが過剰に流入するのを防ぐことができる。多孔質膜(2)が溶融され又はガラス転移を起こすと、多孔質膜(2)は溶融するなどして、多孔質ePTFE膜(3)の細孔はサイズ縮小され又は閉止されることができる。したがって、多孔質ePTFE膜(3)は通気性が低下し、ガスが触媒層(1)に流れにくくなり、より確実に触媒作用を抑制する。多孔質ePTFE膜(3)のガーレー値は、触媒層(1)の触媒活性、発生ガスの予測量等に応じて適切に調整することができる。100秒以上のガーレー値は、触媒層(1)に流れるガスの量を十分に減らすことができる。多孔質ePTFE膜(3)は、触媒層(1)の上面及び下面のいずれか一方のみ又は両方に提供されうる。
In one aspect of the invention, the catalytic device comprises an expanded porous polytetrafluoroethylene membrane (porous ePTFE membrane) (3 ) can be further included.
The Gurley value is evaluated based on JIS P 8117:1998. The Gurley value refers to the time (in seconds) for 100 cm 3 of air to pass vertically through a sample of 6.45 cm 2 area at a pressure of 1.29 kPa. The Gurley value is an index of breathability. Even if the porous membrane (2) is destroyed due to heat shrinkage or the like, the porous ePTFE membrane (3) can prevent excessive gas from flowing into the catalyst layer (1). When the porous membrane (2) is melted or undergoes a glass transition, the pores of the porous ePTFE membrane (3) can be reduced in size or closed, such as by melting the porous membrane (2). . Therefore, the porous ePTFE membrane (3) has reduced air permeability, making it difficult for gas to flow into the catalyst layer (1), thereby more reliably suppressing the catalytic action. The Gurley value of the porous ePTFE membrane (3) can be appropriately adjusted according to the catalytic activity of the catalyst layer (1), the predicted amount of generated gas, and the like. A Gurley value of 100 seconds or more can sufficiently reduce the amount of gas flowing to the catalyst layer (1). A porous ePTFE membrane (3) may be provided on either or both of the top and bottom surfaces of the catalyst layer (1).

本発明の1つの態様において、触媒デバイスは、触媒毒を吸収又は分解することができる少なくとも1つの多孔質膜(4)をさらに含むことができる。
触媒毒の1つの例は、電解質溶液中の希硫酸であり、又は、H2Sなどの希硫酸から生成される硫化物である。触媒毒は、触媒と接触するときに、その触媒性能を低下させる。触媒毒を吸収又は分解することができる物質は、活性炭、ZnO、炭酸カリウムなどであることができ、そのような材料は触媒毒を吸収又は分解することができる。したがって、触媒デバイスが、触媒毒を吸収又は分解することができる少なくとも1つの多孔質膜(4)を含むときに、触媒性能の低下を抑制することができる。
In one aspect of the invention, the catalytic device may further comprise at least one porous membrane (4) capable of absorbing or decomposing catalyst poisons.
One example of a catalyst poison is dilute sulfuric acid in the electrolyte solution or sulfides produced from dilute sulfuric acid such as H2S . Catalyst poisons, when in contact with a catalyst, reduce its catalytic performance. Materials that can absorb or decompose catalyst poisons can be activated carbon, ZnO, potassium carbonate, etc., and such materials can absorb or decompose catalyst poisons. Therefore, when the catalytic device includes at least one porous membrane (4) capable of absorbing or decomposing catalyst poisons, deterioration of catalytic performance can be suppressed.

好ましくは、触媒毒を吸収又は分解することができる物質は、触媒毒を吸収又は分解することができる少なくとも1つの多孔質膜(4)の内部に含まれることができる。「多孔質膜(4)の内部」という語句は、触媒毒を吸収又は分解することができる物質が、多孔質膜(4)のキャビティの内部に又は細孔の表面に存在又は配置されうることを意味する。この例において、触媒毒を吸収又は分解することができる物質は、多孔質膜(4)のキャビティ内又は細孔の表面に暴露され、触媒毒と容易に接触し、触媒毒の吸収又は分解を促進する。
触媒毒を吸収又は分解することができる少なくとも1つの多孔質膜(4)において、例えば、ポリプロピレン及び延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)を使用することができ、それらの織布、不織布、編布及び多孔質膜もまた使用することができる。好ましくは、多孔質膜(4)は多孔質ePTFEを含むことができる。ePTFEは本質的に疎水性であるために、多孔質膜(4)は、触媒層(1)で生成された水又は水蒸気を通過させ又は弾き(反発して)、水又は水蒸気の電池内部の電解質溶液への逆流を促進しうる。ePTFEなどを含む多孔質膜(4)は親水化処理を行うことができる。親水化処理において、金属酸化物ゲルを使用することができる。具体的には、親水性金属酸化物のゾルが提供され、多孔質部材がゾルに浸漬され、その後にゲル化する。このようにして、多孔質部材の細孔の内面は、親水性酸化物ゲルによって変性することができる。例えば、ゾルゲルプロセスに基づいて、部材の表面は、親水化のためにシリカ材料でコーティングされうる。このような親水化は、プラズマなどによる表面処理により行うことができる。多孔質膜(4)は親水化を受けることができ、それにより触媒毒への濡れ性を高めることができる。したがって、触媒毒はより確実に吸収又は分解されることができる。親水化処理の程度は、触媒で発生した水分の逆流作用及び触媒毒の吸収作用を比較考量して適切に設定することができる。
Preferably, the substance capable of absorbing or decomposing catalyst poisons can be contained inside at least one porous membrane (4) capable of absorbing or decomposing catalyst poisons. The phrase "inside the porous membrane (4)" means that a substance capable of absorbing or decomposing catalyst poisons can be present or located inside the cavities of the porous membrane (4) or on the surface of the pores. means In this example, the substance capable of absorbing or decomposing the catalyst poison is exposed within the cavities or on the surface of the pores of the porous membrane (4), readily contacts the catalyst poison, and absorbs or decomposes the catalyst poison. Facilitate.
In at least one porous membrane (4) capable of absorbing or decomposing catalyst poisons, for example polypropylene and expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) can be used, their woven, non-woven, knitted and Porous membranes can also be used. Preferably, the porous membrane (4) may comprise porous ePTFE. Since ePTFE is inherently hydrophobic, the porous membrane (4) allows the water or water vapor produced in the catalyst layer (1) to pass through or repel (repel) the water or water vapor inside the cell. It can promote reflux to the electrolyte solution. A porous membrane (4) containing ePTFE or the like can be subjected to hydrophilization treatment. A metal oxide gel can be used in the hydrophilization treatment. Specifically, a hydrophilic metal oxide sol is provided and the porous member is immersed in the sol and then gelled. In this way, the inner surfaces of the pores of the porous member can be modified by the hydrophilic oxide gel. For example, based on a sol-gel process, the surface of the member can be coated with a silica material for hydrophilization. Such hydrophilization can be performed by surface treatment using plasma or the like. The porous membrane (4) can undergo hydrophilization, thereby increasing its wettability to catalyst poisons. Therefore, the catalyst poison can be absorbed or decomposed more reliably. The degree of hydrophilization can be appropriately set by weighing the backflow action of water generated in the catalyst and the absorption action of catalyst poisons.

触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜(4)の少なくとも1つは、触媒毒を吸収又は分解することができる物質とポリテトラフルオロエチレンとを混合し、次にそれらの混合物を多孔質にするか、又は延伸によりその混合物を多孔質にすることによって製造することができる。触媒毒を吸収又は分解することができる物質とポリテトラフルオロエチレンをあらかじめ混合したものを延伸することにより、ノード及び/又はフィブリルにより画定されたマイクロキャビティがポリテトラフルオロエチレンに形成され、マイクロキャビティ内において触媒毒を吸収又は分解することができる物質は保持される。 At least one of the porous membranes (4) capable of absorbing or decomposing catalyst poisons is prepared by mixing a substance capable of absorbing or decomposing catalyst poisons with polytetrafluoroethylene, and then subjecting the mixture to a porous membrane. It can be made by denaturing or by rendering the mixture porous by stretching. Microcavities defined by nodes and/or fibrils are formed in the polytetrafluoroethylene by stretching a premixed polytetrafluoroethylene with a material capable of absorbing or decomposing the catalyst poison, and A substance capable of absorbing or decomposing catalyst poisons in is retained.

本発明の1つの態様において、触媒デバイスは、触媒層(1)よりも鉛蓄電池の内部に近い位置にある疎水性多孔質膜(5)をさらに含む。疎水性多孔質膜(5)は、水蒸気が保持されないように、高いガス透過性を有する多孔質膜を使用することができる。ガーレー数が20秒以下の場合に、ガス透過性は高くなる。
したがって、疎水性多孔質膜(5)は、水素ガス及び酸素ガスが触媒層(1)に流入するのを阻害しない。さらに、触媒層(1)で生成された水蒸気は、鉛蓄電池の内部に容易に逆流し、そして触媒デバイス中に保持されえない。さらに、疎水性(撥水性)である疎水性多孔質膜(5)は、硫酸ミスト及び電解質溶液(希硫酸水溶液)が触媒層(1)の触媒と直接接触するのを防ぎ、触媒の寿命を延ばすことができる。疎水性多孔質膜(5)は、好ましくは、硫酸の塩などの電池内部の他の材料と非反応性である。例えば、ポリプロピレン及びPTFEを使用することができ、それらの織布、不織布、編布及び多孔質膜も使用することができる。疎水性多孔質膜(5)は、多孔質ePTFE膜(3)及び触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜(4)の少なくとも1つと同様に、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることができる。疎水性、耐薬品性、耐紫外線性、耐酸化性、耐熱性など優れた特性を持つポリテトラフルオロエチレンは電池の構成材料として適している。あるいは、例えば、延伸性ポリテトラフルオロエチレンは多孔質部材を容易に提供することができる。
In one aspect of the invention, the catalytic device further comprises a hydrophobic porous membrane (5) located closer to the interior of the lead-acid battery than the catalytic layer (1). The hydrophobic porous membrane (5) can use a porous membrane with high gas permeability so that water vapor is not retained. Gas permeability is high when the Gurley number is 20 seconds or less.
Therefore, the hydrophobic porous membrane (5) does not prevent hydrogen gas and oxygen gas from flowing into the catalyst layer (1). Moreover, the water vapor produced in the catalyst layer (1) can easily flow back into the lead-acid battery and cannot be retained in the catalyst device. Furthermore, the hydrophobic porous membrane (5), which is hydrophobic (water repellent), prevents the sulfuric acid mist and the electrolyte solution (dilute sulfuric acid aqueous solution) from coming into direct contact with the catalyst of the catalyst layer (1), thereby extending the life of the catalyst. can be extended. The hydrophobic porous membrane (5) is preferably non-reactive with other materials inside the cell, such as salts of sulfuric acid. For example, polypropylene and PTFE can be used, as can wovens, nonwovens, knits and porous membranes thereof. The hydrophobic porous membrane (5) is porous polytetrafluoroethylene, as is at least one of the porous ePTFE membrane (3) and the porous membrane (4) capable of absorbing or decomposing catalyst poisons. can be done. Polytetrafluoroethylene, which has excellent properties such as hydrophobicity, chemical resistance, ultraviolet resistance, oxidation resistance, and heat resistance, is suitable as a constituent material for batteries. Alternatively, for example, expandable polytetrafluoroethylene can readily provide the porous member.

触媒作用によって生成された水又は水蒸気の少なくとも一部は、触媒層(1)及び多孔質部材(2)、及び、場合により、多孔質ePTFE膜(3)、触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜(4)の少なくとも1つ及び/又は疎水性多孔質膜(5)を通って鉛蓄電池の内部に逆流することができる。 At least a portion of the water or water vapor produced by catalysis can absorb or decompose the catalyst layer (1) and porous member (2), and optionally the porous ePTFE membrane (3), catalyst poisons. It can flow back into the lead-acid battery through at least one of the porous membranes (4) and/or the hydrophobic porous membrane (5).

本発明の1つの態様において、触媒デバイスは、生成された水又は水蒸気の少なくとも一部を凝縮することができる空間を含むことができ、また、触媒作用によって生成された水又は水蒸気、及び、空間で凝縮した水が電池の内部に逆流することができる経路を含むことができる。空間の少なくとも一部又は全部を経路と呼ぶことができ、経路の少なくとも一部又は全部を空間と呼ぶことができることに留意されたい。図1の(A)は、配置の一例を表し、すなわち、生成された水又は水蒸気の少なくとも一部を凝縮することができる空間、及び、触媒作用によって生成された水又は水蒸気及び空間内で凝縮された水を電池の内部に戻すことができる経路を表す。
さらに、本発明の触媒デバイスは、全体としてガス透過性であることができる。ガス透過性は、触媒層内の触媒の多孔度又は充填比、あるいは、多孔質膜の通気性などを調整することで得ることができる。これにより、電池内の圧力が一定値を超えると、ガスが電池から排出されて電池内の圧力を下げることができる。電池のケーシングの材料の耐圧性を考慮して、又は触媒デバイスを除く部品、例えば安全弁などのガス透過性を考慮して、圧力の特定の値を選択することができる。その結果、触媒デバイスは全体としてガス透過性であり、電池の防爆性を向上させ、電池への致命的な損傷を回避し、そして安全性を向上させるのを支援する。
In one aspect of the invention, the catalytic device can include a space in which at least a portion of the water or steam produced can be condensed, and the water or steam produced by catalysis and the space can include a path through which water condensed in can flow back into the interior of the battery. Note that at least part or all of the space can be called a path, and at least part or all of the path can be called a space. FIG. 1A represents an example arrangement: a space in which at least a portion of the water or steam produced can be condensed, and water or steam produced catalytically and condensed in the space. represents the path through which the water that has been removed can return to the interior of the battery.
Further, the catalytic device of the invention as a whole can be gas permeable. Gas permeability can be obtained by adjusting the porosity or packing ratio of the catalyst in the catalyst layer, or the air permeability of the porous membrane. As a result, when the pressure in the battery exceeds a certain value, the gas is discharged from the battery and the pressure in the battery can be lowered. A particular value of pressure can be chosen taking into account the pressure resistance of the cell casing material, or taking into account the gas permeability of parts other than the catalytic device, such as safety valves. As a result, the catalytic device as a whole is gas permeable, which helps improve the explosion protection of the cell, avoid catastrophic damage to the cell, and improve safety.

本発明の1つの態様において、本発明の触媒デバイスは、触媒デバイスケーシング又はスペーサに収容された必須構成要素及び任意構成要素を含むことができる。触媒デバイスケーシング又はスペーサは、触媒デバイスの形態を画定し、各構成要素の配置及び鉛蓄電池へのその取り付けを容易にするように形成することができる。触媒デバイスケーシング又はスペーサはまた、生成された水又は水蒸気の少なくとも一部を凝縮することができる空間を含むように形成されうる。触媒デバイスケーシング又はスペーサは、多孔質部材、膜部材などから形成することができる。
ケーシング又はスペーサの例としては、ポリプロピレン(PP)などの樹脂材料から作られたケーシング又はスペーサが挙げられる。多孔質部材の例としては、ポリプロピレン(PP)及び延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂材料の焼結多孔質部材が挙げられる。膜部材の例としては、ポリプロピレン(PP)及びPTFEなどの樹脂材料から作られた織布、不織布、編布及び多孔質膜が挙げられる。ケーシング又はスペーサ及び収容される構成要素の寸法を適切に調整することができ、それにより、多孔質膜(2)に適切な荷重を加えて、熱収縮などの変形を低減することができる。
In one aspect of the invention, the catalytic device of the invention can include essential and optional components housed in a catalytic device casing or spacer. A catalytic device casing or spacer may be formed to define the configuration of the catalytic device and facilitate placement of each component and its attachment to the lead-acid battery. The catalytic device casing or spacer may also be formed to contain spaces in which at least a portion of the water or steam produced may condense. A catalytic device casing or spacer can be formed from a porous member, a membrane member, or the like.
Examples of casings or spacers include casings or spacers made from a resin material such as polypropylene (PP). Examples of porous members include sintered porous members of resin materials such as polypropylene (PP) and expanded porous polytetrafluoroethylene. Examples of membrane members include woven fabrics, non-woven fabrics, knitted fabrics and porous membranes made from resin materials such as polypropylene (PP) and PTFE. The dimensions of the casing or spacers and contained components can be adjusted appropriately so that the porous membrane (2) can be properly loaded to reduce deformation such as thermal shrinkage.

本発明の別の態様において、上記の触媒デバイスを含む鉛蓄電池が提供される。触媒デバイスを含む鉛蓄電池は、電解質溶液からのガス放出及び漏れによる電解質溶液の減少を低減することができ、このため、長寿命の鉛蓄電池を提供し、ガスの過剰な流れでも安全性を確保することができる。 In another aspect of the invention, there is provided a lead-acid battery comprising the catalytic device described above. A lead-acid battery containing a catalytic device can reduce electrolyte solution depletion due to outgassing and leakage from the electrolyte solution, thus providing a long-life lead-acid battery and ensuring safety even with excessive gas flow. can do.

鉛蓄電池はセルを含むことができる。この例において、各セルは、本発明の触媒デバイスを備えていることができる。セルが存在するときに、セル内の電解質溶液に由来する触媒的に生成された水又は水蒸気は他のセルに移動することができる。この例において、電解質溶液の量はセルごとに異なることができる。各セル中の少なくとも1つの触媒デバイスは、各セルで生成された水素ガス及び酸素ガスが各セル中の触媒層(1)で再結合するのを助け、生成された水又は水蒸気がセル(水又は水蒸気が由来するセル)に逆流するのを助けることができる。これは、セルごとの電解質溶液の量の違いを回避するのに役立つ。 A lead-acid battery can include cells. In this example, each cell can be equipped with a catalytic device of the invention. When a cell is present, catalytically produced water or water vapor from the electrolyte solution in the cell can migrate to other cells. In this example, the amount of electrolyte solution can vary from cell to cell. At least one catalytic device in each cell assists the hydrogen gas and oxygen gas produced in each cell to recombine at the catalyst layer (1) in each cell and the water or water vapor produced in the cell (water or the cell from which the water vapor originates). This helps avoid differences in the amount of electrolyte solution from cell to cell.

本発明の1つの態様において、触媒層(1)は、疎水性多孔質部材を含むことができる。触媒層(1)において、電池反応により発生される水素ガス及び酸素ガスが再結合して水又は水蒸気を生成し、触媒層(1)は湿分を帯びる傾向がある。触媒が水又は水蒸気で覆われていると、水素ガス及び酸素ガスは触媒と接触しにくくなり、触媒反応(再結合反応)の効率が低下する傾向がある。触媒層(1)における疎水性多孔質部材は、触媒層(1)から生成される水又は水蒸気の放出を促進し、触媒反応(再結合反応)の効率の低下を防止する。疎水性多孔質部材はまた、生成された水又は水蒸気が電池内部の電解質溶液に逆流するのを容易にする。 In one aspect of the present invention, the catalyst layer (1) can contain a hydrophobic porous member. In the catalyst layer (1), hydrogen gas and oxygen gas generated by cell reactions recombine to produce water or water vapor, and the catalyst layer (1) tends to become moist. When the catalyst is covered with water or steam, hydrogen gas and oxygen gas are less likely to come into contact with the catalyst, which tends to reduce the efficiency of the catalytic reaction (recombination reaction). The hydrophobic porous member in the catalyst layer (1) promotes the release of water or water vapor generated from the catalyst layer (1) and prevents deterioration of catalytic reaction (recombination reaction) efficiency. The hydrophobic porous member also facilitates the flow of generated water or water vapor back into the electrolyte solution inside the cell.

好ましくは、触媒層(1)において、触媒を支持する触媒担体は、触媒層(1)(又は疎水性多孔質部材)のキャビティ内又は細孔の表面上に配置されうる(図2を参照されたい)。この例において、触媒担体、特に触媒は、触媒層(1)のキャビティに暴露され、水素ガス及び酸素ガスと容易に接触し、反応を促進して水を生成する。触媒層(1)が疎水性多孔質部材を含むときに、生成された水は、近くの疎水性多孔質部材によって容易に放出され、触媒の寿命を延ばす。疎水性多孔質部材はまた、生成された水又は水蒸気が電池内部の電解質溶液に逆流するのを容易にする。
触媒層(1)は、上記以外の形態であることができ、触媒担体は、粉末、成形粉末又はペレット化粉末の形態であることができる。
Preferably, in the catalyst layer (1), the catalyst support supporting the catalyst can be placed in the cavity or on the surface of the pores of the catalyst layer (1) (or hydrophobic porous member) (see FIG. 2 sea bream). In this example, the catalyst support, particularly the catalyst, is exposed to the cavities of the catalyst layer (1) and readily comes into contact with hydrogen gas and oxygen gas, promoting the reaction to produce water. When the catalyst layer (1) contains a hydrophobic porous member, the water produced is easily released by the nearby hydrophobic porous member, prolonging the life of the catalyst. The hydrophobic porous member also facilitates the flow of generated water or water vapor back into the electrolyte solution inside the cell.
The catalyst layer (1) can be in forms other than those described above, and the catalyst support can be in the form of powder, molded powder or pelletized powder.

触媒層(1)(又は疎水性多孔質部材)は、好ましくは、硫酸の塩などの電池内部の他の材料と非反応性である。例えば、ポリプロピレン及びPTFEを使用することができ、それらの織布、不織布、編布及び多孔質膜も使用することができる。触媒層(1)(又は疎水性多孔質部材)は多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であることができる。本質的に疎水性、耐薬品性、耐紫外線性、耐酸化性及び耐熱性などの優れた特性を有するポリテトラフルオロエチレンは電池の構成材料として適している。多孔質にすることは発泡剤を使用して達成することができる。あるいは、例えば、延伸性ポリテトラフルオロエチレンは多孔質部材を容易に提供することができる。より具体的には、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、ノード(ノット)及びフィブリル(小繊維)から構成されている。触媒又は触媒担体は、ノード及び/又はフィブリルによって画定されるマイクロキャビティ(マイクロポア)に保持される。ノード及びフィブリルはどちらもポリテトラフルオロエチレンから作られており、その違いはポリテトラフルオロエチレン分子の凝集又は結晶化の状態の違いによるものと考えられる。一般に、ノードはポリテトラフルオロエチレン一次粒子の凝集体であり、一方、フィブリルは、ノード、すなわち、一次粒子から延びている結晶リボンの束から作られていると考えられている。 The catalyst layer (1) (or hydrophobic porous member) is preferably non-reactive with other materials inside the cell, such as salts of sulfuric acid. For example, polypropylene and PTFE can be used, as can wovens, nonwovens, knits and porous membranes thereof. The catalyst layer (1) (or hydrophobic porous member) can be porous polytetrafluoroethylene (PTFE). Polytetrafluoroethylene, which inherently has excellent properties such as hydrophobicity, chemical resistance, ultraviolet resistance, oxidation resistance and heat resistance, is suitable as a constituent material for batteries. Porosity can be achieved using blowing agents. Alternatively, for example, expandable polytetrafluoroethylene can readily provide the porous member. More specifically, expanded porous polytetrafluoroethylene is composed of nodes (knots) and fibrils (small fibers). Catalysts or catalyst supports are held in microcavities (micropores) defined by nodes and/or fibrils. Both the nodes and fibrils are made of polytetrafluoroethylene, and the difference is thought to be due to the different states of aggregation or crystallization of polytetrafluoroethylene molecules. It is generally believed that nodes are aggregates of polytetrafluoroethylene primary particles, while fibrils are made up of bundles of crystalline ribbons extending from nodes, or primary particles.

触媒層(1)(又は疎水性多孔質部材)は、触媒担体とポリテトラフルオロエチレンを混合し、次に延伸によりそれらの混合物を多孔質にすることによって製造することができる。事前に混合された触媒担体及びポリテトラフルオロエチレンの延伸により、ノード及び/又はフィブリルによって画定されるマイクロキャビティはポリテトラフルオロエチレン中に形成され、そのマイクロキャビティ内に触媒担体が保持される。
あるいは、触媒担体及び/又は触媒自体を含む延伸多孔質PTFE繊維は、ポリテトラフルオロエチレンを触媒担体及び/又は触媒自体と混合し、混合物を延伸することによって製造することができる。繊維を使用して製造された織布及びフェルトは触媒層(1)として使用することができる。
The catalyst layer (1) (or hydrophobic porous member) can be produced by mixing the catalyst support and polytetrafluoroethylene and then making the mixture porous by stretching. By stretching the premixed catalyst support and polytetrafluoroethylene, microcavities defined by nodes and/or fibrils are formed in the polytetrafluoroethylene, within which the catalyst support is retained.
Alternatively, expanded porous PTFE fibers containing the catalyst support and/or the catalyst itself can be made by mixing polytetrafluoroethylene with the catalyst support and/or the catalyst itself and drawing the mixture. Woven fabrics and felts made with fibers can be used as the catalyst layer (1).

触媒層(1)は、触媒金属を支持する触媒担体を含むことができる。触媒金属は、水素と酸素を再結合して水を生成するための任意の触媒であることができ、例としては、Pd、Pt及びAuが含まれる。触媒を支持する担体は、所望の分散状態で触媒を支持するのに十分な比表面積を有する任意の担体であることができる。担体は、シリカ、アルミナ、ゼオライト、炭素、第IVB族、第VB族、第VIB族、第VIIB族及び第VIII族遷移金属の酸化物及び炭化物ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。あるいは、担体は炭素材料であることができる。担体材料が所望の反応以外の化学反応をもたらすこと、又は、担体材料を構成する物質が凝縮水との接触時に溶出されることは好ましくない。この点で、炭素材料は化学的に安定であり、好ましい担体材料である。炭素材料の例としては、カーボンブラック(例えば、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック及びアセチレンブラック)、活性炭、コークス、天然黒鉛及び人工黒鉛が挙げられる。これらは組み合わせて使用できる。 The catalyst layer (1) may contain a catalyst carrier that supports the catalyst metal. The catalytic metal can be any catalyst for recombination of hydrogen and oxygen to produce water, examples include Pd, Pt and Au. The carrier that supports the catalyst can be any carrier that has sufficient specific surface area to support the catalyst in the desired state of dispersion. The support may be selected from the group consisting of silica, alumina, zeolites, carbon, group IVB, group VB, group VIB, group VIIB and group VIII transition metal oxides and carbides and combinations thereof. . Alternatively, the support can be a carbon material. It is undesirable for the carrier material to undergo chemical reactions other than the desired reaction, or for the substances that make up the carrier material to be leached out upon contact with condensed water. In this respect, carbon materials are chemically stable and are preferred support materials. Examples of carbon materials include carbon black (eg, oil furnace black, channel black, lamp black, thermal black and acetylene black), activated carbon, coke, natural graphite and artificial graphite. They can be used in combination.

次に、本発明を、実施例及び比較例を参照してより詳細に説明する。しかしながら、以下の実施例は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。 The present invention will now be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, the following examples should not be construed as limiting the invention.

(例1)
触媒層(1)は以下のように提供された。5質量%のPd触媒/活性炭担持触媒を提供し、その触媒をアルミナフィラー(充填率70質量%)と混合し、焼結することにより、触媒層(1)を提供した。多孔質膜(2)として、触媒層(1)よりも平面サイズが大きい2枚のポリエチレンの多孔質膜(融点:130℃)を提供した。触媒層(1)及び多孔質膜(2)の表面を収容できるように、くぼみ部分を備えた触媒デバイスケーシングを提供した。触媒層(1)の表面が各多孔質膜(2)の表面と接触するように、触媒層(1)を多孔質膜(2)によって挟み、触媒デバイスケーシングのくぼみ部分に収容した。得られた触媒デバイスを、鉛蓄電池をシミュレートするために提供されたチャンバに取り付けた。電解質溶液は使用しなかった。代わりに、水素ガス及び酸素ガスを触媒デバイスに供給した。酸素及び水素は、化学量論比に従って1:2の比率で供給した。水素は、57ml/分(5Aに相当)~226ml/分(20Aに相当)の範囲の流速で供給した。本例1において、水素を226ml/分(20Aに相当)で5分以上流し続けた場合でも、触媒層(1)の温度はせいぜい約100℃であった。したがって、多孔質膜(2)は溶融せず、触媒反応が継続され、それにより酸素と水素が再結合して水を生成することが可能になった。
さらに、多孔質膜(2)の代わりに、触媒層(1)と同じ平面サイズのポリエチレンの2つの多孔質膜(2)’を使用して上記の実験を再現した。結果的に、多孔質膜(2)’の実験結果は多孔質膜(2)の実験結果と同じであった。
(Example 1)
Catalyst layer (1) was provided as follows. A catalyst layer (1) was provided by providing 5% by mass of Pd catalyst/activated carbon-supported catalyst, mixing the catalyst with an alumina filler (filling rate of 70% by mass), and sintering. As the porous membrane (2), two polyethylene porous membranes (melting point: 130° C.) having a planar size larger than that of the catalyst layer (1) were provided. A catalytic device casing was provided with recessed portions to accommodate the surfaces of the catalytic layer (1) and porous membrane (2). The catalyst layer (1) was sandwiched between the porous membranes (2) so that the surface of the catalyst layer (1) was in contact with the surface of each porous membrane (2) and housed in the recessed portion of the catalyst device casing. The resulting catalytic device was mounted in a chamber provided to simulate a lead-acid battery. No electrolyte solution was used. Instead, hydrogen gas and oxygen gas were fed to the catalytic device. Oxygen and hydrogen were supplied in a ratio of 1:2 according to the stoichiometric ratio. Hydrogen was supplied at flow rates ranging from 57 ml/min (equivalent to 5 A) to 226 ml/min (equivalent to 20 A). In Example 1, the temperature of the catalyst layer (1) was about 100° C. at most even when hydrogen was continuously flowed at 226 ml/min (corresponding to 20 A) for 5 minutes or more. Therefore, the porous membrane (2) did not melt and the catalytic reaction continued, allowing oxygen and hydrogen to recombine to produce water.
Furthermore, the above experiment was reproduced using two porous membranes (2)' of polyethylene of the same planar size as the catalyst layer (1) instead of the porous membrane (2). As a result, the experimental results for porous membrane (2)' were the same as those for porous membrane (2).

比較例として、触媒層(1)のみを触媒デバイスケーシング内に収容した触媒デバイスを提供した。換言すれば、触媒デバイスは多孔質膜(2)を備えていなかった。水素及び酸素を触媒デバイスに供給したときに、57ml/分(5Aに相当)の水素を10分間供給した後に、触媒層(1)の温度は150℃を超えた。このような温度は、多孔質膜(2)の材料としてのポリエチレンの融点を超えていた。 As a comparative example, a catalyst device was provided in which only the catalyst layer (1) was accommodated in the catalyst device casing. In other words, the catalytic device did not comprise a porous membrane (2). When hydrogen and oxygen were supplied to the catalytic device, the temperature of the catalytic layer (1) exceeded 150° C. after supplying 57 ml/min (corresponding to 5 A) of hydrogen for 10 minutes. Such temperature exceeded the melting point of polyethylene as the material of the porous membrane (2).

別の比較例として、触媒層(1)の表面が各多孔質膜(2)の表面と接触しないようにして、触媒層(1)及び多孔質膜(2)を触媒デバイスケーシングのくぼんだ部分に収容した。触媒層(1)及び多孔質膜(2)のラミネート化順序は例1と同じであった。したがって、触媒層(1)と多孔質膜(2)との間に空間が存在した。水素及び酸素を触媒デバイスに供給したときに、170ml/分(15Aに相当)の水素を供給した後に、触媒層(1)の温度は150℃を超え、多孔質膜(2)が溶融した。理由として、多孔質膜(2)は触媒層(1)と接触しておらず、したがって摩擦抵抗はそれらの間で作用しなかったと考えられた。したがって、多孔質膜(2)は熱収縮して、多孔質膜(2)を通過せずに酸素及び水素を触媒層(1)に到達させ、それにより触媒反応を促進して温度を上昇させた。 As another comparative example, catalyst layer (1) and porous membrane (2) were placed in a recessed portion of the catalyst device casing such that the surface of catalyst layer (1) was not in contact with the surface of each porous membrane (2). accommodated in. The order of lamination of catalyst layer (1) and porous membrane (2) was the same as in Example 1. Therefore, there was a space between the catalyst layer (1) and the porous membrane (2). When hydrogen and oxygen were supplied to the catalyst device, the temperature of the catalyst layer (1) exceeded 150° C. and the porous membrane (2) melted after supplying 170 ml/min (corresponding to 15 A) of hydrogen. It was thought that the reason was that the porous membrane (2) was not in contact with the catalyst layer (1) and therefore no frictional resistance acted between them. Therefore, the porous membrane (2) is thermally shrunk to allow oxygen and hydrogen to reach the catalyst layer (1) without passing through the porous membrane (2), thereby promoting the catalytic reaction and increasing the temperature. rice field.

(例2)
例1に提供した触媒デバイスを用いて、触媒反応による再結合により生成した水がどの程度逆流したかを確認した。水素及び酸素は、60℃でそれぞれ2.7ml/分及び1.8ml/分の速度で、チャンバに取り付けられた触媒デバイスに供給された。
触媒部品の逆流性能は、供給されたすべての酸素及び水素が反応して再結合したときに生成されうる水又は水蒸気の量に基づいて、試験後にチャンバに収集された水の量(%)によって規定した。
例2において、逆流性能は70%であった。換言すると、チャンバ内に集められた水の量は70%であった。触媒デバイスに残っている水の量は0%であった。
参考例として特許文献2をベースにした製品において、例2と同じ条件での逆流性能は50%であった。ここで、逆流性能の4%は製品に残っている水によるものであった。
(Example 2)
Using the catalytic device provided in Example 1, it was determined to what extent the water produced by recombination due to the catalytic reaction backflowed. Hydrogen and oxygen were supplied to the catalytic device attached to the chamber at a rate of 2.7 ml/min and 1.8 ml/min respectively at 60°C.
The backflow performance of a catalytic component is determined by the amount (%) of water collected in the chamber after testing, based on the amount of water or water vapor that can be produced when all the oxygen and hydrogen supplied react and recombine. stipulated.
In Example 2, the backflow performance was 70%. In other words, the amount of water collected in the chamber was 70%. The amount of water remaining in the catalytic device was 0%.
As a reference example, the product based on Patent Document 2 had a backflow performance of 50% under the same conditions as in Example 2. Here, 4% of the backflow performance was due to water remaining in the product.

上記の試験が完了した後に、触媒デバイスを30℃の温度の環境に保管し、上記と同じ方法で再度試験した。本発明の触媒デバイスにおいて、逆流性能の低下は確認されなかった。参考例として特許文献2をベースにした製品において、逆流性能は保管前の値の約20%に低下した。参考例の製品において、温度を比較的高温(約70~90℃)に制御することが望ましいためと考えた。 After the above tests were completed, the catalytic devices were stored in an environment with a temperature of 30° C. and tested again in the same manner as above. No decrease in backflow performance was observed in the catalyst device of the present invention. As a reference example, in the product based on Patent Document 2, the backflow performance decreased to about 20% of the value before storage. This is because it is desirable to control the temperature to a relatively high temperature (approximately 70 to 90° C.) in the products of Reference Examples.

(例3)
ガーレー数が100秒以上で、触媒層(1)とは反対側の多孔質膜(2)と接触している2つの延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜(3)を、例1に提供した触媒デバイスにさらに収容した。例1と同じ条件で水素及び酸素を供給した。例3の触媒デバイスで得られた結果は例1とほぼ同じであった。換言すれば、226ml/分(20Aに相当)の水素を5分以上流し続けたときでも、触媒層(1)の温度はせいぜい約100℃であった。そのため、多孔質膜(2)は溶融せず、触媒反応を継続し、それにより、酸素及び水素を再結合させて水を生成させることができた。さらに、例1の触媒デバイスに供給される水素の量を283ml/分(25Aに相当)に増加させると、温度の数度の上昇が観察された。例3の触媒デバイスに供給される水素の量を283ml/分(25Aに相当)に増加させたときに、温度の上昇はほとんど観察されなかった。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜(3)を低下した例3では、温度上昇を低減する効果がさらに大きく発揮されることが確認された。
(Example 3)
Two expanded porous polytetrafluoroethylene membranes (3) having a Gurley number of 100 seconds or greater and in contact with the porous membrane (2) on the side opposite the catalyst layer (1) were applied to the catalyst provided in Example 1. Further housed in the device. Hydrogen and oxygen were fed under the same conditions as in Example 1. The results obtained with the catalytic device of Example 3 were similar to those of Example 1. In other words, even when 226 ml/min (corresponding to 20 A) of hydrogen was continued to flow for 5 minutes or more, the temperature of the catalyst layer (1) was at most about 100°C. Therefore, the porous membrane (2) did not melt and the catalytic reaction could continue, thereby recombining oxygen and hydrogen to produce water. Furthermore, when the amount of hydrogen supplied to the catalytic device of Example 1 was increased to 283 ml/min (equivalent to 25 A), a temperature increase of several degrees was observed. Little increase in temperature was observed when the amount of hydrogen supplied to the catalytic device of Example 3 was increased to 283 ml/min (equivalent to 25 A). In Example 3, in which the stretched porous polytetrafluoroethylene membrane (3) was lowered, it was confirmed that the effect of reducing the temperature rise was exhibited to a greater extent.

(例4)
例1~3において、多孔質膜(2)の材料としてポリエチレンを使用した。そのような多孔質膜だけでなく、材料としてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン又はポリフッ化ビニリデンから作られた多孔質膜も提供した。これらの多孔質膜のそれぞれのガーレー値を室温で測定した。その後、これらの多孔質膜をそれぞれの材料の融点/ガラス転移温度よりも高い温度で保存し、そのガーレー数を再度測定した。すべての多孔質膜は、室温で測定された値の約2倍にガーレー数が増加した。この結果から、本発明において、ポリエチレン以外の材料から作られた多孔質膜も多孔質膜(2)として利用できることが確認された。
(Example 4)
In Examples 1-3, polyethylene was used as the material for the porous membrane (2). Not only such porous membranes, but also porous membranes made from polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polystyrene or polyvinylidene fluoride as materials were provided. The Gurley value of each of these porous membranes was measured at room temperature. These porous membranes were then stored above the melting point/glass transition temperature of the respective materials and their Gurley numbers were measured again. All porous membranes increased the Gurley number to about twice the value measured at room temperature. From this result, it was confirmed that porous membranes made of materials other than polyethylene can also be used as the porous membrane (2) in the present invention.

Claims (10)

酸素及び水素から水又は水蒸気を生成するための反応を促進するための触媒を含む触媒層、及び
点が160℃以下であるポリエチレンを含む多孔質膜、
を含んでなる鉛蓄電池用の触媒デバイスであって、
該触媒層の少なくとも1つの表面が該多孔質膜と接触しており、かつ
該多孔質膜は、該触媒層の平面サイズと同等以上の平面サイズを有することを特徴とする、触媒デバイス。
a catalyst layer containing a catalyst for promoting a reaction for producing water or steam from oxygen and hydrogen; and a porous membrane containing polyethylene having a melting point of 160° C. or less;
A catalytic device for a lead-acid battery comprising:
A catalyst device, wherein at least one surface of the catalyst layer is in contact with the porous membrane, and the porous membrane has a planar size equal to or larger than that of the catalyst layer.
少なくとも2つの前記多孔質膜を含み、前記多孔質膜は前記触媒層の両方の平面と接触してラミネート化されている、請求項1記載の触媒デバイス。 2. The catalytic device of claim 1, comprising at least two said porous membranes, said porous membranes being laminated in contact with both planar surfaces of said catalyst layer. 前記多孔質膜の周辺部分は互いにラミネート化されている、請求項2記載の触媒デバイス 3. The catalytic device of claim 2, wherein peripheral portions of said porous membrane are laminated together . ガーレー数が100秒以上であり、かつ、前記触媒層の反対側で前記多孔質膜と接触している延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜をさらに含む、請求項1~3のいずれか1項記載の触媒デバイス。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising an expanded porous polytetrafluoroethylene membrane having a Gurley number of 100 seconds or more and being in contact with the porous membrane on the opposite side of the catalyst layer. catalytic device. 触媒毒を吸収又は分解することができる少なくとも1つの多孔質膜を、前記多孔質膜の反対側で前記延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と接触した形態でさらに含む、請求項記載の触媒デバイス。 5. The catalytic device of claim 4 , further comprising at least one porous membrane capable of absorbing or decomposing catalyst poisons in contact with said expanded porous polytetrafluoroethylene membrane on the opposite side of said porous membrane. . 前記触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜は、触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜の内部に触媒毒を吸収又は分解することができる物質を含む、請求項5記載の触媒デバイス。 6. The porous membrane capable of absorbing or decomposing the catalyst poison includes a substance capable of absorbing or decomposing the catalyst poison inside the porous membrane capable of absorbing or decomposing the catalyst poison. catalytic device. 前記触媒毒を吸収又は分解することができる多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項5又は6記載の触媒デバイス。 7. A catalytic device according to claim 5 or 6, wherein the porous membrane capable of absorbing or decomposing catalyst poisons comprises expanded polytetrafluoroethylene. 前記触媒層よりも鉛蓄電池の内部の近い位置にある疎水性多孔質膜をさらに含み、前記疎水性多孔質膜はガーレー数が20秒以下である、請求項1~7のいずれか1項記載の触媒デバイス。 8. The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a hydrophobic porous membrane located closer to the inside of the lead-acid battery than the catalyst layer, wherein the hydrophobic porous membrane has a Gurley number of 20 seconds or less. catalytic device. 前記疎水性多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項8記載の触媒デバイス。 9. The catalytic device of claim 8, wherein said hydrophobic porous membrane comprises expanded polytetrafluoroethylene. 請求項1~9のいずれか1項記載の触媒デバイスを含む、鉛蓄電池。 A lead-acid battery comprising the catalytic device according to any one of claims 1-9.
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